文/劉光勇

 

 

　　道路交通信號(hào)控制器（以下簡(jiǎn)稱信號(hào)機(jī)）是交通信號(hào)控制系統(tǒng)的基本執(zhí)行單元，一般設(shè)置在道路交叉口（或路段），屬于智能交通系統(tǒng)中必不可少的設(shè)備。智能交通系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，一般會(huì)建設(shè)有其他的子系統(tǒng)（如抓拍系統(tǒng)），這些系統(tǒng)的設(shè)備也設(shè)置在道路交叉口，子系統(tǒng)之間的功能、設(shè)備安裝存在一定的交叉。本文首先闡述信號(hào)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與功能，然后對(duì)比其他子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，找出其中的相似點(diǎn)，最后提出一種信號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，以實(shí)現(xiàn)路口設(shè)備最大化的共享、公用。

 

 

 

 

　　信號(hào)燈是道路交叉口基本的交通指示設(shè)備，而信號(hào)機(jī)是信號(hào)燈的控制設(shè)備，同時(shí)也是交通信號(hào)控制系統(tǒng)的基本執(zhí)行單元。智能交通系統(tǒng)需要在道路交叉口設(shè)置其他子系統(tǒng)如道路交通監(jiān)控系統(tǒng)、闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)、交通信息采集系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)在功能上與信號(hào)機(jī)存在一定的交叉。比如闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)需要知道信號(hào)燈的燈色，信號(hào)機(jī)控制著信號(hào)燈的燈色；同時(shí)，在施工建設(shè)中，路口的設(shè)備一般需要經(jīng)過(guò)光纜傳輸至指揮中心，而路口設(shè)備一般共用一套光纜接口設(shè)備。

 

 

　　鑒于上述情況，本文試圖對(duì)設(shè)置有路口前端設(shè)備的智能交通所有子系統(tǒng)進(jìn)行分析對(duì)比，找出子系統(tǒng)之間功能或結(jié)構(gòu)上的相似點(diǎn)，并結(jié)合工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出一種信號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，以實(shí)現(xiàn)路口設(shè)備最大化的共享、公用。

 

 

 

 

　　1、信號(hào)機(jī)組成

 

 

　　交通信號(hào)機(jī)是現(xiàn)代城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的重要組成之一，主要用于城市道路交通信號(hào)的控制與管理。交通信號(hào)機(jī)主要是由檢測(cè)輸入部分、控制部分、驅(qū)動(dòng)輸出部分、輔助部分組成的系統(tǒng)，見下圖。

 

 

　　檢測(cè)輸入部分：負(fù)責(zé)檢測(cè)外部信號(hào)輸入，常見的外部輸入有行人按鈕信號(hào)、地感線圈信號(hào)、攝像機(jī)信號(hào)、手控裝置信號(hào)。

 

 

　　控制部分：負(fù)責(zé)輸入信號(hào)的的處理、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出、控制邏輯判斷等。

 

 

　　驅(qū)動(dòng)輸出部分：向外部負(fù)載提供輸出信號(hào)，常見的外部設(shè)備有信號(hào)燈、倒計(jì)時(shí)牌、電動(dòng)欄桿等。

 

 

　　輔助部分：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)輔助功能，常見的有故障檢測(cè)、與控制中心的通信、數(shù)據(jù)的管理等。

 

 

　　2、信號(hào)機(jī)功能

 

 

　　信號(hào)機(jī)的基本功能是控制道路交叉口的交通信號(hào)燈，同時(shí)信號(hào)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)交通信息采、控制可變情報(bào)板等功能。見下表

　　以上是信號(hào)控制機(jī)的常見結(jié)構(gòu)組成和功能。
 

　　圖1信號(hào)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

 

 

 

 

　　1、監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

　　道路交通電視監(jiān)視系統(tǒng)是最常用也是最實(shí)用的交通信息采集手段，已在國(guó)內(nèi)外交通管理領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。它能為交通管理指揮人員提供道路交通信息與交通狀況的直觀反映，便于及時(shí)掌握交通動(dòng)態(tài)。由于道路電視監(jiān)視系統(tǒng)所記錄的圖像具有很強(qiáng)的直觀性、實(shí)時(shí)性和可逆性，使得它在解決交通事故、預(yù)防和疏導(dǎo)交通擁堵、及時(shí)響應(yīng)交通突發(fā)事件以及在治安和偵破刑事案件、為公安偵察破案提供線索等方面發(fā)揮重要的作用。

 

 

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2：

 

　　監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備主要有兩種：監(jiān)控?cái)z像頭，傳輸設(shè)備。監(jiān)控?cái)z像頭一般是立桿安裝，通過(guò)線路連接到傳輸設(shè)備，再通過(guò)光纜傳輸至指揮中心。傳輸設(shè)備需要放置在路口機(jī)箱中。

 

 

　　2、闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)

 

 

　　闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)主要采用電子手段取代警察對(duì)機(jī)動(dòng)車/駕駛?cè)藢?shí)施監(jiān)測(cè)并記錄其違法行為，是實(shí)現(xiàn)交通違法取證、查處、取締機(jī)動(dòng)車違法行為的有效手段。它利用車輛檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)控制技術(shù)、圖像數(shù)字化處理技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代科技開發(fā)的電子儀器，通常安裝于城市交通路口，24小時(shí)全天候?qū)Ω黝愜囕v的交通違法行為進(jìn)行拍照，為交警部門處理該類違章提供客觀準(zhǔn)確的依據(jù)，從而對(duì)違法者進(jìn)行處罰和教育，可以大大提高機(jī)動(dòng)車駕駛員的自覺性，增強(qiáng)安全意識(shí)，減少因交通違法行為而造成的事故、堵塞和交通混亂，提高交通路口的車輛通行速度，保證道路暢通。

 

 

　　闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)分為線圈式、視頻式兩類，兩者的區(qū)別在于檢測(cè)車輛的手段不同，線圈式通過(guò)車間器來(lái)檢測(cè)車輛通過(guò)某地點(diǎn)，視頻式通過(guò)分析視頻來(lái)檢測(cè)車輛（兩者的結(jié)構(gòu)見圖3、4）。

圖3（線圈式）抓拍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


圖4 （視頻式）抓拍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

　　不論采用上述哪種方式，系統(tǒng)都需要知道信號(hào)燈的燈色、車輛的存在狀態(tài)。視頻檢測(cè)器、車間器、紅燈檢測(cè)器、通信設(shè)備一般放置在路口的機(jī)箱中。

 

 

　　3、交通信息采集系統(tǒng)

 

 

　　交通信息采集的方法有很多，這里主要討論利用路測(cè)技術(shù)搭建的交通信息采集系統(tǒng)。路側(cè)技術(shù)是通過(guò)使用安置在道路內(nèi)（或者道路旁邊）的永久（或臨時(shí)的）設(shè)備來(lái)檢測(cè)車輛通過(guò)的信息技術(shù)。

 

 

　　路側(cè)式交通信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖5：

 

　　檢測(cè)器的種類有很多種，一般是立桿或路面安裝，控制單元和通信設(shè)備一般是放置在路口的機(jī)箱中。

 

 

　　4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比

 

 

　　通過(guò)上面的描述，可以看到，各子系統(tǒng)之間存在一定信息共享，比如闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)需要知道信號(hào)燈的燈色，信號(hào)機(jī)恰恰可以提供該信息。表2是路口4各子系統(tǒng)的對(duì)比。

 

 

 

　　由于各子系統(tǒng)的設(shè)備存在功能共享的可行性，因此，可以調(diào)整智能交通系統(tǒng)功能劃分，通過(guò)豐富信號(hào)機(jī)功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)路口設(shè)備的集中管理。

 

 

　　可以將其他子系統(tǒng)功能集成在信號(hào)機(jī)內(nèi)，全部由信號(hào)機(jī)機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，信號(hào)機(jī)可作如下調(diào)整：

 

 

　　1、單獨(dú)設(shè)置車間器單元，用于地感線圈的檢測(cè)，包括流量監(jiān)測(cè)線圈、違法檢測(cè)線圈。取消闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中的車間器。

 

 

　　2、設(shè)置視頻處理單元，用于連接攝像頭（含球機(jī)）。取消闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)中的視頻車間器。

 

 

　　3、設(shè)置檢測(cè)接口單元，用于連接其他類型的交通流量采集設(shè)備，如微波檢測(cè)器、地磁檢測(cè)器、紅外檢測(cè)器。

 

 

　　4、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信單元，路口設(shè)備共用一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，該設(shè)備可提供RJ45接口、光纖接口。

 

 

　　5、闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)需要的信號(hào)燈燈色信息由信號(hào)機(jī)提供，取消紅燈檢測(cè)器。

 

 

　　6、交通信息采集系統(tǒng)中，前端控制單元的功能由信號(hào)機(jī)的控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

 

　　7、增加恒溫控制功能，增強(qiáng)產(chǎn)品的地域適應(yīng)性。

 

 

　　經(jīng)過(guò)上面的調(diào)整，信號(hào)機(jī)將實(shí)現(xiàn)交通流量采集功能，統(tǒng)一處理視頻信號(hào)，同時(shí)提供集中的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)燈燈色信息告知需要的子系統(tǒng)。在施工建設(shè)中，需要安裝的設(shè)備數(shù)量將大大減少，布線、走線更加方便、簡(jiǎn)潔，可以極大減少了施工的時(shí)間，加快項(xiàng)目進(jìn)度。

 

 

 

 

　　智能交通系統(tǒng)正朝著更加集成化、智能化的方向發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會(huì)更加簡(jiǎn)化，設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)更大的集成。本文提出一種優(yōu)化思路，通過(guò)重新劃分路口系統(tǒng)功能，豐富信號(hào)機(jī)的功能，由此大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少路口設(shè)備的施工時(shí)間和降低施工難度，實(shí)現(xiàn)路口設(shè)備最大化的共享、公用。

 

 

　　（作者單位：株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司通信信號(hào)事業(yè)部）